張麗霞，張 勛，宋國輝，王靜博，黃紀(jì)念，*，趙福利，2（.河南省農(nóng)科院農(nóng)副產(chǎn)品加工研究所，河南鄭州450002；2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南鄭州450002）

微波干燥對芝麻品質(zhì)特性的影響

張麗霞1，張 勛1，宋國輝1，王靜博1，黃紀(jì)念1，*，趙福利1，2
（1.河南省農(nóng)科院農(nóng)副產(chǎn)品加工研究所，河南鄭州450002；2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南鄭州450002）

研究微波干燥溫度和干燥時間對芝麻的水分含量、發(fā)芽率及其油脂的酸價(jià)和過氧化值的影響，并利用固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用儀對處理后芝麻的揮發(fā)性成分進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：在低于90℃溫度下干燥的前20 min內(nèi)，芝麻含水量下降迅速，超過20 min后隨著時間的延長，芝麻的水分散失速度逐漸變慢；微波干燥對芝麻的發(fā)芽率有破壞作用。干燥的前20 min內(nèi)，溫度低于80℃時，干燥溫度升高對芝麻油酸值和過氧化值的影響不顯著（p＞0.05），而溫度高于80℃時，其對芝麻油酸值和過氧化值有顯著影響（p＜0.05）；隨著干燥溫度升高，干燥芝麻的主要揮發(fā)性成分烷烴類、萘類、酚類成分含量降低，醛類含量升高。

芝麻，微波干燥，固相微萃取，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用，揮發(fā)性成分

芝麻營養(yǎng)豐富，含油量高達(dá)50%以上，除了含量較多的脂肪、蛋白質(zhì)，還含有芝麻酚、芝麻素等木脂素類活性物質(zhì)，及油酸、亞油酸等不飽和脂肪酸和VA、VB、VC、VD、VE、VK等多種維生素，被譽(yù)為食補(bǔ)佳品［1］，并被冠以“油料皇后”的美稱［2-3］。芝麻種皮脆薄、子葉細(xì)嫩，新收芝麻水分含量較高，在儲藏過程中易吸潮而不易散熱，從而發(fā)熱、酸敗和霉變，因此必須通過干燥快速降低芝麻水分，有效地提高芝麻的保藏性，保證芝麻的品質(zhì)［4］。

由于微波干燥傳熱方向和蒸汽壓遷移方向的一致性，使得物料表面的界面層和物料內(nèi)部水分同時汽化，與傳統(tǒng)干燥方式（熱風(fēng)、流化床干燥等）相比，具有省時、高效的特點(diǎn)［5-7］。在食品領(lǐng)域以及油菜籽、花生等油料干燥中已經(jīng)有所應(yīng)用［8-11］，呈現(xiàn)出好的干燥質(zhì)量和效率，但是微波干燥在芝麻干燥中的應(yīng)用鮮見文獻(xiàn)報(bào)道。

芝麻種皮較薄，通透性好，利用微波干燥有助于提高干燥效率，并且在芝麻干燥過程中，產(chǎn)生特殊的揮發(fā)性氣味［12］。因此本研究將以芝麻的發(fā)芽率、水分含量，芝麻油酸價(jià)、過氧化值和揮發(fā)性氣味成分等為考察指標(biāo)，研究微波干燥條件對芝麻品質(zhì)的影響，為微波干燥在芝麻干燥中的應(yīng)用提供理論與應(yīng)用參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

駐芝14號白芝麻（粗脂肪含量53.2%、粗蛋白含量20.5%） 平輿康博匯鑫油脂有限公司提供；無水乙醇、乙醚、氫氧化鉀、硫代硫酸鈉、冰乙酸、異辛烷、碘化鉀等試劑均為分析純 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

MAS-Ⅱ型常壓微波合成/萃取反應(yīng)儀 上海新儀微波科技有限公司；Metrohm 877電位滴定儀、743-Rancimat食用油氧化穩(wěn)定性測定儀 瑞士萬通有限公司；7890A/5975C氣質(zhì)聯(lián)用儀 安捷倫科技有限公司；固相微萃取手柄、PDMS/DVB萃取頭 美國Supelco公司；6YY-230液壓榨油機(jī) 鄭州八方機(jī)器制造有限公司；DFY-1000搖擺式高速萬能粉碎機(jī) 溫嶺市林大機(jī)械有限公司；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器 鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；HHS型電熱恒溫水浴鍋 上海博迅實(shí)業(yè)有限公司；EYELA N-1001型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海亞榮生化設(shè)備廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 芝麻樣品制備 清理芝麻，去除沙粒、塵土等雜質(zhì)。為模擬剛收獲的芝麻狀態(tài)，取1000 g芝麻，均勻噴淋140 mL去離子水，用塑料袋裝好封口置于4℃恒溫恒濕箱中放置48 h，每隔5 h取出搖晃均勻，使水分被充分吸收至芝麻內(nèi)部，得到還原過水分的芝麻樣品，水分含量11.4%（濕基），備用。

1.2.2 芝麻的微波干燥 取還原水分的芝麻樣品200 g于1000 mL的三頸圓底燒瓶中，放入微波反應(yīng)工作站中，裝好機(jī)械攪拌裝置和溫度控制探頭，固定燒瓶，進(jìn)行干燥實(shí)驗(yàn)，到設(shè)定時間（0、10、20、30、40、50 min測定水分含量，0、3、5、10、15、20、25、30 min測定發(fā)芽率）和溫度（60、65、70、75、80、85、90℃）取出立即置于干燥器內(nèi)，備用。

1.2.3 芝麻油的制取 采用液壓法制取芝麻油：將微波干燥的芝麻裝入濾布袋中，放入液壓榨油機(jī)的榨膛中，室溫制油，榨膛壓力逐漸升至50～60 MPa，反復(fù)壓榨4次，得到壓榨芝麻油。

1.2.4 芝麻及芝麻油主要指標(biāo)的測定 芝麻水分及揮發(fā)物含量測定采用GB/T 14489.1-2008，芝麻種子發(fā)芽率采用GB 5520-1985，芝麻油酸值的測定采用GB/T 5530-2005，芝麻油過氧化值的測定采用GB/T 5538-2008。

芝麻油氧化穩(wěn)定性的測定：稱量5.0 g芝麻油，10 L/h空氣流量，測定油樣在120℃下電導(dǎo)率的二階導(dǎo)數(shù)的最大值所對應(yīng)的反應(yīng)時間，即誘導(dǎo)時間，通過誘導(dǎo)時間來反映油脂的氧化穩(wěn)定性。

1.2.5 微波干燥芝麻的揮發(fā)性成分的富集 采用頂空-固相微萃取（HS-SPME）進(jìn)行微波干燥芝麻氣味成分的富集：取2 g經(jīng)微波干燥的芝麻，置于15 mL頂空瓶中，用聚四氟乙烯襯里的硅膠墊密封，在60℃恒溫水浴鍋中吸附平衡20 min，然后插入活化的萃取頭，富集氣味成分30 min，然后將萃取頭插入氣質(zhì)聯(lián)用儀進(jìn)樣口中，240℃不分流模式下解析5 min進(jìn)行檢測。

1.2.6 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）的測定條件色譜條件：色譜柱HP-5MS Phenyl Methyl Silox（30 m×250 μm×0.25 μm），進(jìn)樣口溫度240℃，程序升溫（起始溫度35℃保持8 min，然后5℃/min到230℃，保持10 min），載氣為高純氦氣，流速1 mL/min，不分流進(jìn)樣。

質(zhì)譜條件：離子源溫度230℃，四級桿溫度150℃，輔助加熱器溫度250℃；電離方式為電子轟擊電離（Electron Impact，EI），電子能量70 eV；全掃描質(zhì)量參數(shù)30～550 u。采用NIST 08.LIB質(zhì)譜譜圖庫對檢測到的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行定性，分析匹配度高于800的成分（最大值為1000），根據(jù)峰面積歸一化法計(jì)算各組分的相對含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 微波干燥對芝麻含水量的影響

微波干燥溫度和時間對芝麻水分含量的影響見圖1。

圖1 微波干燥對芝麻水分含量的影響Fig.1 Effect of microwave drying on moisture content of sesame seeds

由圖1可知，在干燥過程中，芝麻的水分含量隨干燥時間的延長而呈下降趨勢。干燥溫度越高，達(dá)到相同含水率時所用時間越短；在所有設(shè)定的干燥溫度下，干燥的前20 min內(nèi)芝麻含水量下降迅速，其中90℃的干燥溫度下芝麻含水量下降了81%；干燥時間超過20 min后隨著時間的延長，芝麻的水分散失速度逐漸變慢。在干燥初期芝麻含水量高，芝麻在吸收微波后，芝麻內(nèi)的水分子產(chǎn)生強(qiáng)烈振蕩，水分子間相互摩擦擠壓生熱，導(dǎo)致芝麻內(nèi)外水分汽化快速蒸發(fā)［13］。當(dāng)臨近干燥終點(diǎn)時，自由水含量已減少，并且芝麻受熱后油性物質(zhì)會使水分?jǐn)U散的毛細(xì)管道變細(xì)，使得排水阻力增加［14］，導(dǎo)致后期水分散失速度減慢。當(dāng)芝麻中水分含量低于2%后繼續(xù)干燥，發(fā)現(xiàn)芝麻表皮發(fā)生裂紋。為了保證芝麻外觀，干燥時間不宜過長。

2.2 微波干燥對芝麻發(fā)芽率的影響

發(fā)芽率是衡量芝麻種用品質(zhì)的一種重要指標(biāo)，微波干燥條件對芝麻發(fā)芽的影響見圖2。

由圖2可知，未干燥前原始樣品的發(fā)芽率為92%。隨著微波干燥時間的延長或干燥溫度的升高，芝麻的發(fā)芽率急劇下降。干燥超過20 min，所有處理的芝麻已全部失去發(fā)芽能力。這說明實(shí)驗(yàn)所用的微波干燥條件下，芝麻中水分下降迅速，破壞了芝麻的生命力［15］，因此過度的干燥條件不適合于芝麻種用樣品的干燥［16］，下述研究選用干燥時間為20 min。

圖2 微波干燥對芝麻發(fā)芽率的影響Fig.2 Effect of microwave drying on the germinating power of sesame seeds

2.3 微波干燥對芝麻油酸價(jià)的影響

酸價(jià)是評定油脂中所含游離脂肪酸多少的量度，是評價(jià)油脂品質(zhì)好壞的重要指標(biāo)之一［17］。不同微波干燥溫度對壓榨芝麻油酸價(jià)的影響見圖3。

圖3 微波干燥溫度對芝麻油酸價(jià)的影響Fig.3 Effect of microwave drying on acid value of sesame oil

由圖3可知，隨著干燥溫度的增加，干燥后的芝麻所含油的酸價(jià)持續(xù)上升；干燥溫度高于80℃，酸價(jià)急劇上升（p＜0.05）。在芝麻干燥過程中，高溫下極性分子的運(yùn)動程度高于低溫下的，從而引起油脂分子的水解或氧化，造成油脂的酸價(jià)上升［18-19］，但均在2.75 mg KOH·g-1以下，說明干燥時間20 min，干燥溫度90℃以內(nèi)，微波干燥的芝麻酸價(jià)遠(yuǎn)小于國標(biāo)GB/T 8233-2008規(guī)定的二級芝麻油酸價(jià)標(biāo)準(zhǔn)4.0 mg KOH·g-1。

2.4 微波干燥對芝麻油過氧化值的影響

油脂的過氧化值主要評價(jià)油脂中氫過氧化物的含量，在油脂氧化的初期，采用過氧化值可以合理評價(jià)油脂的氧化情況［20］。不同微波干燥溫度對壓榨芝麻油過氧化值的影響見圖4。

由圖4可知，隨著干燥溫度的增加，干燥后芝麻所含油的過氧化值呈上升趨勢，在干燥溫度低于80℃時芝麻油過氧化值變化不顯著（p＞0.05），均在0.6 mmol·kg-1以下，而高于80℃時過氧化值顯著增加（p＜0.05）。其原因可能是經(jīng)過微波干燥后，芝麻內(nèi)的水分汽化散失，形成一些微小孔徑散在芝麻籽粒表面，芝麻內(nèi)所含的油脂通過這些小孔與空氣中的氧氣接觸，在高溫下發(fā)生氧化反應(yīng)，導(dǎo)致過氧化值的升高［15］。

圖4 微波干燥溫度對芝麻油過氧化值的影響Fig.4 Effect of microwave drying on peroxide value of sesame oil

2.5 微波干燥對芝麻揮發(fā)性氣體成分的影響

通過測定不同微波條件干燥芝麻的水分含量及所含芝麻油的酸價(jià)和過氧化值，得知在干燥溫度大于80℃條件下芝麻所含芝麻油的酸價(jià)和過氧化值開始顯著升高，利用固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用儀分析得到80℃干燥20 min條件下干燥后芝麻的揮發(fā)性氣味成分總離子流圖見圖5。運(yùn)用NIST 08.LIB質(zhì)譜譜圖庫對干燥20 min、不同干燥溫度70、80、90℃下的芝麻易揮發(fā)性氣體成分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對化合物結(jié)構(gòu)的匹配度大于800的成分進(jìn)行分析，取三次平行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值，結(jié)果見表1。

圖5 微波干燥（80℃，20min）芝麻中易揮發(fā)性成分的總離子流圖Fig.5 Total ion chromatogram of volatile profiles in microwave drying（80℃，20 min）sesames

由總離子流圖5和表1可以看出三種不同干燥溫度下干燥20 min，芝麻的主要揮發(fā)性成分為烷、醛、醇、烯、萘、酯和酚等物質(zhì)，隨著干燥溫度的升高易揮發(fā)性成分的數(shù)量依次降低，分別為38、35、31種；另外隨著干燥溫度升高，烷烴類、萘類、酚類成分含量降低，醛類含量升高。而制取芝麻香油的焙炒芝麻中易揮發(fā)性氣體成分主要有吡嗪類、酚類、呋喃類、吡咯類、嘧啶類等物質(zhì)［21-24］，因?yàn)橹迫∠阌退玫闹ヂ榻?jīng)過高溫焙炒，芝麻中的糖與氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)之間發(fā)生美拉德等反應(yīng)產(chǎn)生濃郁的風(fēng)味。

3 結(jié)論

利用控溫微波干燥儀在不同的干燥溫度和時間對芝麻進(jìn)行干燥，在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)干燥溫度越高，達(dá)到相同含水率時所用時間越短，在干燥的前20 min內(nèi)芝麻含水量下降迅速，其中90℃的干燥溫度下芝麻

含水量下降了81%。高溫長時間的微波干燥對芝麻的生命力有顯著地破壞作用，微波干燥超過20 min，所有處理的芝麻已全部失去發(fā)芽能力。在干燥時間20 min內(nèi)，溫度低于80℃時隨干燥溫度升高對應(yīng)的芝麻油的酸值和過氧化值變化較小，在高于80℃芝麻油的酸值和過氧化值顯著升高；芝麻的主要揮發(fā)性成分為烷、醛、醇、烯、萘、酯和酚等物質(zhì)；隨著干燥溫度升高，烷烴類、萘類、酚類成分含量降低，醛類含量升高，易揮發(fā)性成分的數(shù)量降低，分別為38、35、31種。由以上微波干燥對芝麻品質(zhì)的影響可知，對于非種用芝麻的干燥適宜的條件為溫度低于80℃，干燥時間少于20 min。微波干燥代替?zhèn)鹘y(tǒng)的干燥方式為芝麻非種用干燥提供一種有效的干燥方式，具有廣闊的應(yīng)用前景。

表1 微波干燥后芝麻中各類揮發(fā)性氣體成分及相對含量（20 min）Table1 Identification of volatile gas components in dried sesames by microwave drying（20 min）

續(xù)表

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Effect of microwave drying on quality of sesames

ZHANG Li-xia1，ZHANG Xun1，SONG Guo-hui1，WANG Jing-bo1，HUANG Ji-nian1，*，ZHAO Fu-li1，2
（1.Institute of Agricultural Products Processing，Henan Academy of Agriculture Sciences，Zhengzhou 450002，China；2.College of Food Science and Technology，Henan Agricultural University，Zhengzhou 450002，China）

Effects of drying temperature and drying time on the moisture content，germination capacity and oil quality（acid value and peroxide value）of sesame seed and volatile gas compositions of dried sesame seeds analyzed by headspace solid-phase micro-extraction-gas chromatography-mass spectrography（HS-SPME/ GC-MS）.Results were as follows，the moisture content in sesame seed dried under 90℃ decreased rapidly from 0 to 20 min，while the rate of moisture loss gradually decreased as time increased.The microwave drying would distinctively destroy the germination capacity of sesame seed.When drying time was less than 20 min，the drying temperature below 80℃ had the non-significant influence on acid value and peroxide value of sesame oil（p＞0.05）.In contrast，the drying temperature above 80℃became an significant factor for oil quality （p＜0.05）.As the drying temperature of microwave drying increased，the contents of alkanes，naphthalenes and phenols fell increased，but aldehydes content rose.

sesames；microwave drying；solid-phase micro-extraction（SPME）；gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS）；volatile gas components

TS224.3

B

1002-0306（2016）02-0260-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.02.044

2015－05－22

張麗霞（1978-），女，博士，副研究員，研究方向：油脂加工及其副產(chǎn)物綜合利用，E-mail：lxzhang2003@126.com。

*通訊作者：黃紀(jì)念（1971-），男，博士，研究員，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品精深加工與功能食品開發(fā)，E-mail：hjinian@sina.com。

公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（201303072）；河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科研發(fā)展專項(xiàng)資金（20137923）；河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院自主創(chuàng)新項(xiàng)目（豫財(cái)教［2013］261號）。